規(guī)則排列多孔介質(zhì)通道內(nèi)流體流動(dòng)和換熱的數(shù)值研究(1)

1、碩士學(xué)位論文規(guī)則排列多孔介質(zhì)通道內(nèi)流體流動(dòng)和換熱的數(shù)值研究NumericalSimulationonFluidFlowandHeatTransferinaChannelSaturatedRegularArrayPorousMedia學(xué)21310049完成日期：2016428大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著多孔介質(zhì)在日常生活和工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)多孔介質(zhì)的關(guān)注越來越多

2、，在提高其換熱能力的同時(shí)，壓降也會(huì)大大增加，所以流動(dòng)和換熱兩方面的特性研究已經(jīng)成為很多行業(yè)的需要，在這樣的大背景下，本文使用Fluent軟件對(duì)影響水和冪律流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)和換熱的影響因素進(jìn)行了深入研究。對(duì)流動(dòng)的特性分析得出，流體間的混摻方式隨速度大小的變化而變化，速度較小時(shí)，流體的漩渦區(qū)是完全對(duì)稱的兩個(gè)漩渦，流體間沒有混摻，速度增大時(shí)，流體間發(fā)生混摻，速度繼續(xù)增大時(shí)，混摻的流線和流束大小都會(huì)發(fā)生變化，流體的混摻程度也隨著速度的增加

3、而增加。冪律指數(shù)n值對(duì)冪律流體的剪切應(yīng)力以及質(zhì)量加權(quán)平均速度都有影響，13值減小，剪切應(yīng)力增大，平均速度減小。多孔介質(zhì)的排列方式越緊湊(孔隙率越小)，顆粒直徑越小，n值越小，流體在多孔介質(zhì)中的壓降就越大。多孔介質(zhì)中的流動(dòng)特性對(duì)n值較大的流體比較敏感，13值減小時(shí)，影響變小，當(dāng)n≤0。5142時(shí)，n值的改變對(duì)流動(dòng)特性的影響非常小，特別是在速度較大的時(shí)候，現(xiàn)象更為明顯。多孔介質(zhì)的排列方式改變時(shí)會(huì)影響厶與Re。關(guān)聯(lián)式中系數(shù)A和B值的精確度，但

4、顆粒直徑的改變則不會(huì)影響。在冪律流體的n值較小，速度較大的湍流流動(dòng)中，會(huì)發(fā)生降阻現(xiàn)象，在孔隙率不同時(shí)，發(fā)生降阻現(xiàn)象臨界的速度值也會(huì)不同。對(duì)換熱的特性分析得出，第一排銅球和周圍流體間的熱流密度在來流方向上大致呈減小的趨勢，第二排和第三排銅球和周圍流體間的熱流密度則大致呈上升趨勢；銅球與周圍流體間的溫差與熱流密度的變化規(guī)律有相似之處。對(duì)流換熱系數(shù)b在來流方向上基本保持不變，速度增加、直徑減小、12值增大都會(huì)導(dǎo)致b增大。多孔介質(zhì)的排列方式越緊

5、湊，n值越大，顆粒直徑越小，(m值越大，固體導(dǎo)熱系數(shù)越大，多孔介質(zhì)的換熱能力就越強(qiáng)，換熱系數(shù)hw對(duì)13值較大的流體比較敏感，19值越小，彼此間的差距越小，當(dāng)n≤05142時(shí)，1“1值的變化對(duì)h。并沒有太大的影響，當(dāng)速度增大、孔隙率減小、直徑減小時(shí)現(xiàn)象更加明顯，這與對(duì)流動(dòng)的影響有相似之處。此外，本文還給出了適用于水和冪律流體的Nu。和ReD的關(guān)聯(lián)式，總結(jié)出了關(guān)聯(lián)式的適用范圍。多孔介質(zhì)模型一的綜合換熱能力最大，模型四的綜合換熱能力最低，當(dāng)直